水稻主茎出叶动态模拟研究

 【目的】研究水稻主茎各叶片出伸与有效积温的关系,建立水稻主茎出叶与有效积温关系的动态模拟模型。【方法】选用16个水稻品种分别在云南丽江、江苏南京两个生态地区进行播期试验,观察主茎各叶片出伸与有效积温的定量关系。【结果】主茎叶片出伸所需有效积温与叶位的关系总体随叶位的上升而增加,且在整个叶龄进程中出现两个拐点,第一个拐点出现在第3叶龄期,第二个拐点出现在第N-n-2叶龄期。据此,对叶龄进程进行分段模拟,建立叶龄模型。利用不同环境下播期试验的出叶动态数据对模型进行检验,不同类型品种模拟叶龄与实测叶龄的根均方差（RMSE）都小于0.1。【结论】以各叶位叶片出伸与有效积温的关系建立的叶龄分段函数模型具有较好的预测性和实用性。     

冬大麦叶龄与单株叶面积模拟的研究

2005~2006年在扬州大学实验农场进行了发育特性明显差异的4个冬大麦品种不同播期的田间试验。通过对大麦出叶、叶龄和单株叶面积的系统观测,以生理发育时间为基础,构建了大麦叶龄和单株叶面积动态模型,并进行了检验。结果表明:不同品种和播期大麦叶热间距观测值与模拟值绝对误差为0.2~9.9℃d,根均方差(RMSE)为3.8~5.4℃d;叶龄预测绝对误差为0~1.9,RMSE为0.6~0.7;最终叶片数预测绝对误差为0.2~2.0,RMSE为0.7~1.0。不同品种在各生育时期单株叶面积观测值与模拟值绝对误差为0.72~9.09 cm2,RMSE为1.20~3.53 cm2。     

小麦品种郑麦9023主茎叶片发育的积温需求

通过播期和密度两因素试验,对小麦主栽品种郑麦9023不同播期和密度条件下的叶片发育进程进行了比较,对小麦主茎叶龄指数与有效积温的关系进行了研究,并对影响叶热间距的因素进行了分析。结果表明,播期对郑麦9023叶片发育进程影响极显著,密度对郑麦9023前期叶龄指数无显著影响,但在中后期对叶龄指数有显著的影响,播期和密度之间无显著互作。不同播期前期主茎叶龄指数与有效积温呈明显的线性关系,R2为0.991 9~0.996 3,均高于0.990 0,直线斜率为0.009 3~0.010 9。在2月23日后,不同播期的郑麦9023叶龄指数增速明显放缓,显著偏离原来的直线。所有处理郑麦9023叶热间距的平均值为99.5℃/叶,叶热间距随播期推迟而降低,随密度增加而增加,但相对于播期而言,密度对叶热间距的影响相对较小。播种后的平均气温、冬季田间总分蘖数AUNTC与叶热间距均呈显著正相关。早播小麦经历的前期高温可能是造成其叶热间距较大的原因;茎蘖数过多引起的光合效率下降,分蘖与主茎的养分竞争可能是引起主茎叶热间距增加的因素。基因型对秋播春性小麦叶热间距的影响有待下一步研究。     

棉花株高变化动态分析及模型研究

【目的】研究棉花品种间相对有效积温与相对株高的关系,通过相对有效积温监测,为棉花株高变化提供理论参考。【方法】采用品种试验,利用归一化和聚类分析法,设置29个新疆主栽品种,从三叶期开始,每隔7 d定点、定株测量棉花株高;当年气象数据从石河子气象局获取。【结果】不同品种间,棉花相对株高随相对有效积温的变化规律一致,建立了三大类基于相对有效积温的棉花相对株高模拟模型Y=a/(1+exp(b-cx))1d。其中,第Ⅰ类(棉花三叶期(相对株高值0.14)至十一叶期(相对株高0.7),株高生长速率较慢):Y=0.997/(1+exp(26.08-33.62X))1/8.66(r=0.997 6);第Ⅱ类(棉花三叶期(相对株高值在0.14~0.18)至十一叶期(相对株高在0.7~0.8),株高生长速率较快):Y=0.997/(1+exp(26.09-28.65X))1/8.41(r=0.996 7);第Ⅲ类(棉花三叶期(相对株高值0.18)至十一叶期(相对株高0.8),株高生长速率最快):Y=1.02/(1+exp(8.55-12.68X))1/3.25(r=0.997 3)。对模型检验结果表明,RMSE=1.699 8 cm,模拟值与观测值误差小,能反映常规条件下棉花株高的生长发育状况。【结论】Richards函数可以有效地预测棉花相对株高变化。     

水稻叶龄动态的模拟及应用

对４个水稻品种插秧至抽穗期的出叶动态进行了模拟，结果表明，各品种模拟值与实际观察值吻合较好。根据叶龄与根、蘖、穗等器官的同伸关系，用叶龄模型预测各器官的发育进程，可用以编制水稻生长日历，同时提供相应的促、控措施，使水稻品种的高产潜力得到充分发挥。     

新疆特早熟棉花生长发育动态与有效积温关系研究

观测并分析了不同播期下棉花全生育期内的株高、节数、叶片数、植株总干物质量以及叶、茎、根等不同器官的干物重等主要生长发育性状。结果表明,全生育期内棉花主要生育特性如株高、节数、干物质积累与有效积温间的相关性均达到极显著。根据完成某一生育阶段的累积有效积温值建立了基于有效积温的棉花发育速率模型,并对该模型进行了初步验证,证实通过该模型可预测棉花发育进程。     

新疆特早熟棉花生长发育动态与有效积温关系研究

观测并分析了不同播期下棉花全生育期内的株高、节数、叶片数、植株总干物质量以及叶、茎、根等不同器官的干物重等主要生长发育性状。结果表明，全生育期内棉花主要生育特性如株高、节数、干物质积累与有效积温间的相关性均达到极显著。根据完成某一生育阶段的累积有效积温值建立了基于有效积温的棉花发育速率模型，并对该模型进行了初步验证，证实通过该模型可预测棉花发育进程。     

水稻叶龄增长动态的模拟与叶龄预测

通过对京郊春稻和麦茬稻品种叶龄进程的田间观测，利用水稻叶片出生与温度之间的密切关系，开展了水稻叶龄增长模拟试验，讨论了模型结果的可用性，认为模拟结果适合于指导水稻生产。     

水稻生育期叶龄诊断技术

水稻在生长发育过程中,主茎叶片生长与其它叶片、蘖、茎、穗等器官的生长发育之间,存在着较严密的相关关系器官同伸规律,根据某时水稻主茎叶龄生育进程,可预测出以后一段时间的叶龄进程,从而推测出幼穗分化、拔节、减数分裂、抽穗等关键时期。按主茎叶龄进行管理,     

大麦不同品种不同播期幼穗分化时期形态诊断研究

 大麦幼穗分化进程与植株外部形态关系密切,1997年对5个大麦品种(品系)、不同播期的幼穗分化与叶龄、叶龄余数和叶枕距的关系进行了初步研究。结果表明,同一品种不同播期幼穗分化各阶段的叶龄基本一致,不同品种同一播期幼穗分化各阶段的叶龄有明显差异,弱春性品种主茎总叶数较多,幼穗分化起步迟,进程慢,春性品种主茎叶数较少,幼穗分化起步早,进程快。应用叶龄、叶龄余数和叶枕距等指标来判断幼穗分化各阶段,对于采取相应的栽培技术措施、促进小穗分化和小花发育都有重要意义。     

基于形态模型的棉花（Gossypium hirsutum L.）虚拟生长系统研究

 【目的】基于棉花形态器官形成过程的定量描述,模拟棉花三维生长过程,为虚拟棉作研究提供技术基础。【方法】基于2005－2006年棉花品种、播期、氮素、水分和DPC化控试验,将系统分析方法和数学建模技术应用于棉花植株的形态建成,通过对棉花形态数据的定量分析,构建了棉花形态建成模型,主要包括：主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径等模型。结合OpenGL技术,在Visual C++6.0平台上实现了棉花虚拟生长系统VGSC（virtual growth system for cotton）。【结果】棉花形态模型采用Logistic方程描述各器官尺寸随GDD（生长度日,℃?d）、氮素、水分及DPC的动态变化过程,利用2006年的试验数据对模型进行检验,棉花主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径的观测值与模拟值的根均方差分别为0.85、0.82、0.87、0.57、0. 086、0.65、0.74、0.8、0.73、0. 016、0.36和0.4 cm,模型预测性好。此外,以NURBS（non-uniform rational B-spline, 非均匀有理B样条）曲面模拟棉花叶片及棉铃形状,以圆柱体实现茎（节）可视化表达,构建的虚拟生长系统主要包括模型库、数据库和人机界面。【结论】用户输入系统所需的相关参数值,就可较好地模拟显示棉花器官、个体和群体的三维动态生长过程。     

水稻叶龄动态的模拟研究

研究对在江西省３个不同生态地区进行的４个品种（或杂优组合）的播种期试验的水稻出叶动态进行模拟，结果表明模拟值与实际观测值吻合较好，该叶龄模型对水稻生长条件的变化具有较高的灵敏度，能用于预测不同类型品种在不同生态条件下的出叶动态。     

玉米生长发育进程与叶龄模式研究

试验目的在于探索和建立本地区德美亚1号与绥玉23生长进程与叶龄模式之间的关系。通过调查两个玉米品种的生育进程与叶龄的关系,判断玉米生长发育进程,根据玉米生长发育进程与叶龄模式之间的关系,建立了玉米叶龄动态模式,叶龄与其它器官的同伸关系,初步建立了相应的器官建成模型。为建立完整的玉米叶龄模式提供理论依据。     

不同短季棉品种生育进程中主茎叶内源激素的变化动态

 以 3个生育和衰老特性不同的短季棉品种为材料 ,测定其在生育进程中主茎叶内源激素含量的动态变化。结果表明 ,短季棉的早熟性与主茎叶中早期吲哚乙酸 (IAA)和玉米素及其核苷 (Z +ZR)含量出现高峰值的时间一致 ,这 2种激素高峰值出现的时间愈早 ,其产量器官发育也早 ;短季棉的早衰性与主茎叶中后期脱落酸 (ABA)、乙烯和IAA出现的高峰时间一致 ,而与主茎叶中异戊烯基嘌呤及其核苷 (iP +iPA)含量相反。短季棉始絮后 ,主茎叶中iP +iPA含量低、ABA、IAA和乙烯含量高的品种易早衰 ,主茎叶中iP +iPA含量高、ABA、IAA和乙烯含量低的品种抗早衰。     

温度驱动的温室甜瓜节间和茎叶夹角动态生长过程模拟

温室甜瓜节间和茎叶夹角的动态生长过程模拟是植物生长数字化和可视化的重要内容。本研究以代表不同基因型的3个甜瓜品种为试验材料,通过对4个不同水平有机肥处理下甜瓜不同节位节间及茎叶夹角特征进行连续定点定时观测,综合分析了甜瓜节间及茎叶夹角随生长发育进程的变化规律,由此构建了甜瓜节间及茎叶夹角生长过程的动态模拟模型。模型用Logistic方程模拟了甜瓜节间随累积热量单位（∑TU）的动态伸长过程;采用分段函数分别以对数方程、二次曲线方程和线性方程模拟了茎叶夹角随∑Tu的动态变化过程。此外,以叶片氮素模型描述了不同有机肥水平对节间及茎叶夹角形态建成过程的定量影响。同时利用独立的甜瓜田间试验资料对所建模型进行了测试和检验,结果显示不同∑Tu时刻的节间、茎叶夹角根均方差均值分别为0．21crll和4．34°。表明本模型具有较强的动态预测性和解释性,能定量描述不同品种和有机肥条件下甜瓜节间和茎叶夹角的动态生长过程;不同类型的甜瓜品种同一节位节间长度差异显著,不同叶位的茎叶夹角在整个生育周期表现出阶段性特点。     

烟农19叶龄模式高产保优栽培技术研究初报

通过近3年对烟农19的示范、推广和叶、蘖生长发育动态的系统观察,该品种全生育期221d,主茎叶片13.4叶,主茎节间5.06个,株高80cm,抗倒性一般.在高产保优栽培技术上要以叶龄进程平衡施肥,以茎蘖动态变化合理调控群体.     

水稻叶龄模型在形态建成模拟中的应用

阐述了叶龄模型在水稻形态建成模拟中的应用,结果表明,用叶龄模型预测水稻播种至抽穗期的生育进程,与观察值吻合较好,根据叶龄与根,蘖,穗等器官的同伸关系,用叶龄模型预测各器官的发育进程,可用以编制水稻生长日历,预测当年水稻生长发育进程和器官形成进程,为高产栽培的调控决策提供指导。     

滴灌春小麦生育期模拟模型研究

[目的]建立基于滴灌春小麦生理发育时间的生育期模拟模型,为滴灌春小麦的适时播种和精准管理奠定基础.[方法]设置不同品种和播期的田间试验,记录滴灌春小麦到达各个生育期的时间,结合特定作物生理发育时间恒定的原理,建立滴灌春小麦生育期模拟模型,并利用独立试验材料对所建模型进行检验.[结果]模型能较好的预测滴灌春小麦各个生育阶段的出现时间及持续时间,其中播种-出苗、出苗-拔节、拔节-抽穗、抽穗-成熟所需要的生理发育时间(PDT)分别为6.2、16.3、13.3、27.6 d,模拟值与观测值的RMSE值分别为1.0、0.9、1.2和1.1d.[结论]基于生理发育时间建立的滴灌春小麦生育期模拟模型比利用有效积温法建立的模拟模型具有更高的精度,且机理性和实用性更强,在年际间稳定性更好.     

棉花生育进程与群体生育动态的知识模型

 棉花生育进程以及株高、果枝果节数和干物质积累动态是反映棉花个体与群体生育状况的重要标志。在分析棉花生育进程以及产量要素形成和干物质积累等与产量目标和环境因子定量关系的基础上,建立了基于基因型差异和有效积温的棉花生育进程模型以及群体生育动态知识模型。利用不同生态点、不同品种和不同产量目标等资料对知识模型进行了测试和验证,表明知识模型具有较强的决策功能和适应性。     

基于生理发育时间的番茄果实发育期模型的建立

【目的】建立基于生理发育时间(Physiological development time,PDT)的番茄果实发育期模型,为番茄果实发育期的准确预测提供支持。【方法】以番茄品种‘金棚1号’为材料,选择3个农家土夯日光温室作为试验设施,将环境温度和光照对番茄果实发育期的影响进行量化,采用正弦三段线性函数建立番茄果实发育期模型,并与基于有效积温建立的发育期模型的模拟效果进行对比。【结果】模拟结果显示,建立的基于生理发育时间的番茄果实发育期模型能准确预测番茄果实的发育期,番茄第1至第5序果实完成生理期所需的生理发育时间依次分别为25,27,28,25,22d,其模拟值与观测值分别仅差2,3,1,2,1d,该模型的预测精度明显高于基于有效积温的发育模型。【结论】在模拟因子相同的条件下,基于生理发育时间的发育模型较基于有效积温的发育期模型能更准确地预测番茄果实的发育期。